材料科学基础-原子结构和键合.ppt

1.2、原子的结构(structure of atomic) 1879年 J.J Thomson 发现电子（electron),揭示了原子内部秘密 1911年 E.Rutherford提出原子结构有核模型 1913年 N.Bohr将 它规定了核外电子离核的远近和能量的高低。n取正整数1，2，3，4等。 n值越大，表示电子离原子核越远，能量越高。反之n越小，则电子离核越近，能量越低。 这也相当于把核外电子分为不同的电子层，凡n相同的电子属于同一层。习惯用K,L,M,N,O,P来代表n=1，2，3，4，5，6的电子层。 三、元素周期表（periodic Table of the Elements) 元素（Element）：具有相同核电荷的同一类原子总称，共116种，核电荷数是划分元素的依据 同位素（Isotope）：具有相同的质子数和不同中子数的同一元素的原子 元素有两种存在状态：游离态和化合态（Free State Combined Form) 7个横行（Horizontal rows)周期（period）按原子序数（Atomic Number)递增的顺序从左至右排列 18个纵行（column）16族（Group），7个主族、7个副族、1个Ⅷ族、1个零族（Inert Gases）最外层的电子数相同，按电子壳层数递增的顺序从上而下排列。 ※2原子间的键合 ( Bonding type with other atom) 二、离子键（Ionic bonding) 多数盐类、碱类和金属氧化物 四、范德华力（Van der waals bonding) ※3高分子链（High polymer Chain) 近程结构（short-range Structure) 一、结构单元的化学组成（the Chemistry of mer unito) 1.碳链高分子 聚乙烯 3.元素有机高分子 硅橡胶 主链中不含C原子，而由Si、 B 、P 、Al、 Ti 、As等元素与O组成，其侧链则有机基团，故兼有无机高分子和有机高分子的特性，既有很高耐热和耐寒性，又具有较高弹性和可塑性，如硅橡胶 二、高分子链结构单元的键合方式（bonding tape） 1.均聚物结构单元键接顺序 单烯类单体中 除乙烯分子是完全对称的，其结构单元在分子链中的键接方法只有一种外，其它单体因有不对称取代，故有三种不同的键接方式（以氯乙烯为例）： 2.共聚物的序列结构（Copolymers） 按结构单元在分子链内排列方式的不同分为 四、高分子链的构型（Molecular configurations） 链的构型系指分子中原子在空间的几何排列，稳定的，欲改变之须通过化学键断裂才行 远程结构（Long-range Structure) 一、高分子的大小（Molecular Size） 高分子的相对分子质量M不是均一的，具有多分散性 平均相对分子质量 二、高分子的形状（Molecular shape） 主链以共价键联结，有一定键长 d和键角θ，每个单键都能内旋转（Chain twisting）故高分子在空间形态有mn-1( m为每个单键内旋转可取的位置数，n为单键数目) 统计学角度高分子链取 伸直（straight）构象几率极小，呈卷曲（zigzag）构象几率极大 高分子链的总链长 均方根 头—头 尾—尾 头—尾 双烯类高聚物中，则更复杂，除有上述三种，还依双键开启位置而不同 ì ? ? í ? ? ? 无规 共聚物（Random copolymer） 交替共聚物（ alteranting copolymer） 嵌段共聚物（ block copolymer） 接枝共聚物（graft copolymer） 三、高分子链的结构（structure） 不溶于任何溶剂， 也不能熔融， 一旦受热固化便 不能改变形状— 热固性（thermosetting） 旋光异构体（stereoisomerism） 由烯烴单体合成的高聚物 在其结构单元中有一不对称C原子，故存在两种旋光异构单元 ，有三种排列方式 几何异构（Geometrical isomerism） 双烯类单体定向聚合时，可得到有规立构聚合物。但由于含有双键，且双键 不能旋转，从而每一双就可能有 顺式 反式 两种异构体之分， 对于大分子链而言就有 称为几何异构 二甲基丁二烯 二甲